DE102009013114A1 - A surface-mountable magnetic field sensor including a semiconductor chip, a magnetic field measuring device and a method of manufacturing a circuit board having a magnetic field sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen oberflächenmontierbaren Magnetfeldsensor (1) mit einem Halbleiterchip (4) und eine Magnetfeldmessvorrichtung (30) sowie ein Verfahren zur Herstellung und Bestückung einer Schaltungsplatine (24) mit einem Magnetfeldsensor (1). Der Magnetfeldsensor (1) weist einen Halbleiterchip (4) auf, der auf einem Flachleitersubstrat (5) angeordnet ist. Mindestens drei Flachleiterelektroden (6 bis 9), die aus einer Kunststoffgehäuseseite (10) herausragen, stehen mit dem Halbleiterchip (4) elektrisch in Verbindung. Das Flachleitersubstrat (5) und der Halbleiterchip (4) sind in einem Kunststoffgehäuse (11) eingebettet. Das Kunststoffgehäuse (11) ist mit dem eingebetteten Halbleiterchip (4) in einen Magnetfeldspalt (12) unter Herausragen der Flachleiterelektroden (6 bis 9) einsetzbar, wobei die Flachleiterelektroden (6 bis 9) beabstandet von der Kunststoffgehäuseseite (10) Abkantungen (13 bis 16) aufweisen, die auf einer Schaltungsplatine (24) oberflächenmontierbar sind.The invention relates to a surface mountable magnetic field sensor (1) having a semiconductor chip (4) and a magnetic field measuring device (30) and to a method for producing and equipping a circuit board (24) with a magnetic field sensor (1). The magnetic field sensor (1) has a semiconductor chip (4) which is arranged on a flat conductor substrate (5). At least three flat conductor electrodes (6 to 9), which protrude from a plastic housing side (10), are electrically connected to the semiconductor chip (4). The flat conductor substrate (5) and the semiconductor chip (4) are embedded in a plastic housing (11). The plastic housing (11) can be inserted with the embedded semiconductor chip (4) into a magnetic field gap (12) protruding out of the flat conductor electrodes (6 to 9), wherein the flat conductor electrodes (6 to 9) spaced from the plastic housing side (10) folds (13 to 16 ) surface mountable on a circuit board (24).
Description
Die Erfindung betrifft einen oberflächenmontierbaren Magnetfeldsensor mit einem Halbleiterchip und eine Magnetfeldmessvorrichtung sowie eine Verfahren zur Herstellung und Bestückung einer Schaltungsplatine mit einem Magnetfeldsensor. Der Magnetfeldsensor weist einen Halbleiterchip auf, der auf einem Flachleitersubstrat angeordnet ist. Mindestens drei Flachleiterelektroden, die aus einer Kunststoffgehäuseseite herausragen, stehen mit dem Halbleiterchip elektrisch in Verbindung.The The invention relates to a surface mountable magnetic field sensor with a semiconductor chip and a magnetic field measuring device as well a method of manufacturing and assembling a circuit board with a magnetic field sensor. The magnetic field sensor has a semiconductor chip on, which is arranged on a flat conductor substrate. At least three Flat conductor electrodes, which consist of a plastic housing side protrude, communicate electrically with the semiconductor chip.
Eine
schematische perspektivische Ansicht eines derartigen Magnetfeldsensors
Um
von einer Schaltungsplatine aus einen derartigen Magnetfeldsensor
Aus
der Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, einen oberflächenmontierbaren Magnetfeldsensor mit einem Halbleiterchip auf einem Flachleitersubstrat und mit mindestens drei Flachleiterelektroden zu schaffen, die aus einer einzigen Kunststoffgehäuseseite herausragen, wobei der Magnetfeldsensor mittels eines Bestückungsautomaten auf einer Schaltungsplatine mit seinen Flachleiterelektroden oberflächenmontierbar sein soll, während der Halbleiterchip beabstandet von der Schaltungsplatine angeordnet ist.task The invention is a surface mount magnetic field sensor with a semiconductor chip on a flat conductor substrate and with at least three flat conductor electrodes to create, from a single plastic housing side protrude, wherein the magnetic field sensor by means of a placement machine surface mountable on a circuit board with its flat conductor electrodes should be while the semiconductor chip spaced from the Circuit board is arranged.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved with the subject matter of the independent claims solved. Advantageous developments of the invention result from the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird ein oberflächenmontierbarer Magnetfeldsensor mit einem Halbleiterchip und eine Magnetfeldmessvorrichtung geschaffen sowie eine Verfahren zur Herstellung und Bestückung einer Schaltungsplatine offenbart. Der Magnetfeldsensor weist einen Halbleiterchip auf, der auf einem Flachleitersubstrat angeordnet ist. Mindestens drei Flachleiterelektroden, die aus einer einzigen Kunststoffgehäuseseite herausragen, stehen mit dem Halbleiterchip elektrisch in Verbindung. Das Flachleitersubstrat und der Halbleiterchip sind in einem Kunststoffgehäuse eingebettet. Das Kunststoffgehäuse ist mit dem eingebetteten Halbleiterchip in einen Magnetfeldspalt unter Herausragen der Flachleiterelektroden einsetzbar, wobei die Flachleiterelektroden beabstandet von der Kunststoffgehäuseseite Abkantungen aufweisen, die auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontierbar sind.According to the invention a surface mountable magnetic field sensor with a Semiconductor chip and a magnetic field measuring device created as well a method of manufacturing and assembling a circuit board disclosed. The magnetic field sensor has a semiconductor chip, which is arranged on a flat conductor substrate. At least three Flat conductor electrodes, which consist of a single plastic housing side protrude, communicate electrically with the semiconductor chip. The lead substrate and the semiconductor chip are in a plastic housing embedded. The plastic housing is embedded with the Semiconductor chip in a magnetic field gap under protruding the flat conductor electrodes can be used, wherein the flat conductor electrodes spaced from the Plastic housing side have bends on one Circuit board are surface mountable.
Ein derartiger Magnetfeldsensor hat den Vorteil, dass aufgrund der Abkantungen der Flachleiterelektroden der Magnetfeldsensor unter einem Winkel, vorzugsweise von 90° auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontierbar ist, so dass der Halbleiterchip in einen Magnetfeldspalt einführbar ist und die Schaltungsplatine außerhalb des Magnetfeldspalts positioniert werden kann. Darüber hinaus hat ein derartiger Magnetfeldsensor mit abgekanteten Flachleiterelektroden den Vorteil, dass er mittels eines Bestückungsautomaten auf der Schaltungsplatine angeordnet werden kann.Such a magnetic field sensor has the advantage that due to the folds of the flat conductor electrodes of the magnetic field sensor at an angle, preferably 90 ° on a circuit board is surface mountable, so that the semiconductor chip can be inserted into a magnetic field gap and the Circuit board outside the magnetic field gap can be positioned. In addition, such a magnetic field sensor with folded flat conductor electrodes has the advantage that it can be arranged on the circuit board by means of a placement machine.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Abkantungen der Flachleiterelektroden in einem Kunststoffhalter angeordnet. Dieser Kunststoffhalter kann derart an den Flachleiterelektroden fixiert sein, dass die Handhabung des Magnetfeldsensors während der Oberflächenmontage erleichtert wird.In a preferred embodiment of the invention are the Bends of the flat conductor electrodes in a plastic holder arranged. This plastic holder can be so on the flat conductor electrodes be fixed that the handling of the magnetic field sensor during the surface mounting is facilitated.
Dabei ragen die Abkantungen in unterschiedlichen Richtungen aus dem Kunststoffhalter heraus, wobei der Kunststoffhalter an den Flachleiterelektroden mittels Heißverstemmen, Ultraschallschweißen oder Klemmen fixiert ist.there the bends protrude in different directions out of the plastic holder, wherein the plastic holder on the flat conductor electrodes by means of Hot caulking, ultrasonic welding or clamping is fixed.
Ein vorteilhaftes Merkmal des Halters ist es dabei, dass er einen geglätteten Oberflächenbereich aufweist, welcher die Aufnahme des Bauteils mittels einer Bestückungspipette eines Bestückungsautomaten erlaubt. Das Material des Kunststoffhalters ist vorzugsweise ein Kunststoff, dessen Erweichungsintervall und/oder dessen Zersetzungstemperatur oberhalb der üblichen Löttemperaturen liegt, so dass gewährleistet ist, dass der Kunststoffhalter beim Oberflächenmontieren und Oberflächenlöten auf der Schaltungsplatine nicht beschädigt wird.One advantageous feature of the holder is that it is a smoothed Has surface area, which the inclusion of the component by means of a placement pipette of a placement machine allowed. The material of the plastic holder is preferably a Plastic, whose softening interval and / or its decomposition temperature above the usual soldering temperatures, so that guaranteed is that the plastic holder when surface mounting and surface soldering on the circuit board not damaged.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Kunststoffhalter ein Kodierelement auf. Dieses Kodierelement soll sicherstellen, dass der Kunststoffhalter in korrekter Ausrichtung mit einer Schaltungsplatine oberflächenmotiert werden kann.In a further embodiment of the invention, the Plastic holder on a coding on. This coding is intended Make sure the plastic holder is in the correct orientation can be surface-mounted with a circuit board.
Dazu weist der Kunststoffhalter eine seitlich zu dem Oberflächenbereich angebrachte Schürze auf, aus der die Abkantungen der Flachleiterelektroden herausragen, und die einen Wulst als Kodierelement aufweist. Anstelle eines Wulstes können jedoch auch Nuten oder Federn und/oder Aussparungen der seitlichen Schürze des Kunststoffhalters angeordnet sein.To the plastic holder has a side to the surface area attached apron, from which the folds of the flat conductor electrodes protrude, and having a bead as Kodierelement. Instead of However, a bead can also grooves or springs and / or Recesses of the side skirt of the plastic holder be arranged.
Ferner ist es vorgesehen, dass der Kunststoffhalter mit dem Kodierelement in einer angepassten Öffnung unter einem Winkel zu einer Oberseite der Schaltungsplatine angeordnet ist, wobei das Kunststoffgehäuse unter diesem Winkel von der Oberseite der Schaltungsplatine absteht. Dieser Winkel ist vorzugsweise 90°, so dass das Kunststoffsensorgehäuse in einem Magnetfeldspalt vertikal zur Schaltungsplatine angeordnet werden kann.Further it is envisaged that the plastic holder with the coding element in an adjusted opening at an angle to one Top of the circuit board is arranged, wherein the plastic housing protrudes from the top of the circuit board at this angle. This angle is preferably 90 °, so that the plastic sensor housing arranged in a magnetic field gap vertical to the circuit board can be.
Vorzugsweise
ist der Magnetfeldsensor ein Hallsensor, der vier Flachleiterelektroden
mit Abkantungen aufweist, die jeweils mit einer Randseite der vier
Ränder des Hallsensors elektrisch in Verbindung stehen,
wie es aus dem Stand der Technik gemäß
Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Kunststoffhalter und das Kunststoffgehäuse eine einstückige Umhüllung der Flachleiterelektroden, des Halbleiterchips und des Flachleitersubstrats aufweisen, wobei aus der einstückigen Umhüllung die Abkantungen der Flachleiterelektroden oberflächenmontierbar herausragen. Bei dieser Ausführungsform des Magnetfeldsensors kann auf einen zu fixierenden Kunststoffhalter verzichtet werden, da die Funktion des Kunststoffhalters nun von dieser Umhüllung, die praktisch ein neues Kunststoffgehäuse für den Magnetfeldsensor bildet, übernommen wird.Farther It is envisaged that the plastic holder and the plastic housing a one-piece coating of the flat conductor electrodes, of the semiconductor chip and the flat conductor substrate, wherein from the one-piece wrapping the bends of the Flat conductor electrodes protrude surface-mountable. In this embodiment of the magnetic field sensor can be omitted to be fixed plastic holder, since the function of the plastic holder now from this cladding, which is practically a new plastic housing for the magnetic field sensor forms, is taken over.
Eine Magnetfeldmessvorrichtung mit einem Magnetfeldsensor gemäß dieser Erfindung weist eine mit aktiven und/oder passiven Bauelementen bestückte Seite einer Schaltungsplatine auf, in die eine Öffnung eingearbeitet ist, in der passgenau und ausgerichtet der Magnetfeldsensor mit dem Kunststoffhalter eingesteckt ist. Dabei sind die Abkantungen der Flachleiterelektroden auf der Bestückungsseite oberflächenmontiert und das Kunststoffgehäuse mit dem Halbleiterchip und dem Flachleitersubstrat ragen aus der Unterseite der Schaltungsplatine heraus und in den Magnetfeldspalt hinein. Eine derartige Magnetfeldmessvorrichtung kann kostengünstig hergestellt werden, zumal lediglich ein Abkanten von Flachleiterelektroden eines herkömmlichen Magnetfeldsensors erforderlich ist und mit Hilfe des Kunststoffhalters der Einsatz einer automatischen Bestückungsmaschine gewährleistet werden kann.A Magnetic field measuring device with a magnetic field sensor according to this Invention has a populated with active and / or passive components Side of a circuit board, into which an opening is incorporated, in the fit and aligned the magnetic field sensor is inserted with the plastic holder. Here are the bends the flat conductor electrodes on the component side surface mounted and the plastic housing with the semiconductor chip and the Flat conductor substrates protrude from the underside of the circuit board and into the magnetic field gap. Such a magnetic field measuring device can be produced inexpensively, especially since only a folding of flat conductor electrodes of a conventional Magnetic field sensor is required and with the help of the plastic holder the use of an automatic placement machine guaranteed can be.
Ein Verfahren zur Herstellung und Bestückung einer Schaltungsplatine mit einem Magnetfeldsensor weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst werden Flachleiterelektroden des Magnetfeldsensors, die aus einer Kunststoffgehäuseseite herausragen, abgekantet. Dann wird durch Aufstecken oder Spritzgießen eines Kunststoffhalters auf bzw. an die abgekanteten Flachleiterelektroden ein Magnetfeldsensor geschaffen, der auch von einem Bestückungsautomaten aufgenommen werden kann. Anschließend wird eine Schaltungsplatine hergestellt, die über einem Magnetfeldspalt angeordnet werden kann. In die Schaltungsplatine wird eine Öffnung eingebracht, die in Kontur und Größe einer Schürze mit Kodierelement des Magnetfeldsensors angepasst wird. Schließlich werden auf der Schaltungsplatine Kontaktflächen zur Oberflächenmontage der Abkantungen der Flachleiterelektroden angebracht.One Method for producing and equipping a circuit board with a magnetic field sensor has the following method steps on. First, flat conductor electrodes of the magnetic field sensor, which protrude from a plastic housing side, folded. Then by plugging or injection molding of a plastic holder or to the folded flat conductor electrodes, a magnetic field sensor created, which also picked up by a pick and place machine can be. Subsequently, a circuit board is produced, which can be arranged over a magnetic field gap. An opening is made in the circuit board, the outline and size of an apron is adapted with coding element of the magnetic field sensor. After all will be on the circuit board contact surfaces for surface mounting the folds of the flat conductor electrodes attached.
Abschließend wird dann der Magnetfeldsensor in die Öffnung eingebracht und eine Oberflächenmontage des Magnetfeldsensors unter stoffschlüssigem Verbinden der Abkantungen der Flachleiterelektroden auf der Oberseite der Schaltungsplatine durchgeführt, wobei die Kontaktflächen auf der Schaltungsplatine mit den Abkantungen stoffschlüssig verbunden werden. Das Einbringen des Magnetfeldsensors in die Öffnung geschieht derart, dass das Kunststoffgehäuse mit dem Halbleitersensorchip auf der Unterseite des Halbleiterchips beabstandet herausragt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es aufgrund des Kunststoffhalters mit einem geglätteten Oberflächenbereich mittels eines Bestückungsautomaten durchgeführt werden kann, zumal nun der Magnetfeldsensor mit Hilfe einer Vakuumpipette in die unterschiedlichen Bearbeitungspositionen eines Bestückungsautomaten verbracht werden kann.Finally, then the magnetic field sensor is introduced into the opening and a surface mounting of the magnetic field sensor under stoffschlüssi according to connecting the edges of the flat conductor electrodes on the top of the circuit board carried out, wherein the contact surfaces on the circuit board with the folds are firmly bonded. The introduction of the magnetic field sensor into the opening takes place in such a way that the plastic housing with the semiconductor sensor chip protrudes on the underside of the semiconductor chip at a distance. This method has the advantage that, due to the plastic holder, it can be carried out with a smoothed surface area by means of a placement machine, especially now that the magnetic field sensor can be moved by means of a vacuum pipette into the different processing positions of a placement machine.
Für ein Einbringen des Magnetfeldsensors in die Öffnungen der Schaltungsplatine unter Einsatz eines Bestückungsautomaten werden mehrere Magnetfeldsensoren auf einem Tablett in Zeilen und Spalten zunächst angeordnet und dann dem Bestückungsautomaten zugeführt. Durch Ansaugen des geglätteten Oberflächenbereichs des Kunststoffhalters mittels einer Vakuumpipette können die Magnetfeldsensoren von dem Tablett abgehoben werden und einer Bestückungsposition auf einer Schaltungsplatine durch den Bestückungsautomaten zugeführt werden. Mit diesem erfindungsgemäßen oberflächenmontierbaren Magnetfeldsensor ergibt sich ein hohes Automatisierungspotential, so dass ein erheblicher Teil der bisherigen Montagekosten eingespart werden kann.For an introduction of the magnetic field sensor in the openings of the Circuit board using a placement machine be multiple magnetic field sensors on a tablet in rows and Columns first arranged and then the placement machine fed. By sucking the smoothed surface area the plastic holder by means of a vacuum pipette can the magnetic field sensors are lifted off the tray and one Placement position on a circuit board through the Pick and place machines are supplied. With this surface mountable according to the invention Magnetic field sensor results in a high automation potential, so that a considerable part of the previous installation costs can be saved can.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The The invention will now be more apparent from the accompanying drawings explained.
Dazu
ist es von Vorteil, wenn eine Vakuumpipette die Abkantungen
Für
diese stoffschlüssige Verbindung können Leitkleber-
oder Lötverfahren eingesetzt werden. Deshalb ist das Material
des Kunststoffhalters
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